2022年度江苏省环境能源领域十大科技进展发布

　　为广泛调动科技工作者的积极性和创造性，全面反映江苏科技发展成就，激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神，推动实现高水平科技自立自强，江苏省环境能源领域学会联合体开展“2022年度江苏省行业领域十大科技进展”的评选工作，经过学会和专家提名、初评和综合评审，有10项成果入选十大科技进展。现予以发布。

　　南京大学开展“高效率全钙钛矿叠层太阳能电池技术”的研究。项目通过串联宽/窄带隙钙钛矿子电池构筑了高效率且低成本的全钙钛矿叠层太阳能电池，并在电池效率方面取得了重大突破。研究团队针对叠层电池中窄带隙钙钛矿薄膜表面缺陷态密度高导致的器件性能偏低的问题，设计了新型的3D/3D双层钙钛矿异质结结构：利用真空蒸发和溶液加工混合法，在窄带隙钙钛矿薄膜上生长一层薄的三维宽带隙钙钛矿薄膜形成Type-II型异质结结构，减少界面缺陷的同时促进界面载流子抽取，降低钙钛矿/电子传输层之间的界面复合损失，显著提升了电池的光电转换效率。所制备叠层电池经国际第三方权威机构（JET）认证的转换效率高达28.0%，创造了新的世界效率纪录，并首次超越了传统单结晶硅电池的最高效率。该技术的突破将促进钙钛矿叠层电池的科学研究，推动相关光伏技术的进一步发展及其商业化应用。 

　　国网江苏省电力有限公司、南京理工大学、江苏金风科技有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、国电南瑞南京控制系统有限公司联合开展“千万千瓦级海上风电友好并网与消纳关键技术及装备”的研究。该项目发明高功率密度变流与低疲劳损伤的海上风机常态调频技术，解决了变流器功率频繁大幅调节引发的风机疲劳损伤难题；发明“机-场”协同的海上风电场风能捕获与出力响应技术，大幅提升了海上风电场出力调节范围；攻克计及大规模海上风电的源网全局优化运行与紧急控制技术，开发了计及多类型电源的源网协同运行控制系统，支撑超1200万千瓦海上风电全额消纳；首创大容量风机及大规模海上风电运行态涉网性能检测技术，国内首次实现含海上风电等多类型电源的电网频率响应特性运行态实证。成果解决了千万千瓦级海上风电并网消纳难题，支撑江苏建成海上风电全产业链制造集群，为我国能源绿色低碳转型发挥了重要作用。  

　　江苏国信靖江发电有限公司开展“熔盐储能与大型煤电机组耦合集成技术”的研究，该项目基于煤电绿色转型需求及熔盐储能优势，提出熔盐储能耦合煤电机组灵活运行技术，通过开展多元熔盐体系构建及性能调控、熔盐储能关键设备开发及性能提升、不同用能场景下熔盐储能系统设计优化及运行调控策略等多维度多学科的技术研究，提出熔盐储能与煤电机组耦合系统的容量优化匹配方法，开展熔盐储能与煤电机组耦合系统的软硬件改造，最终建成与煤电机组耦合的 36MW/72MWh 熔盐储能系统，使目标煤电机组调峰深度达到 30%额定功率。本项目的实施，打通了熔盐储能技术全产业链，以熔盐储能耦合系统项目示范，推广基于熔盐储能技术的绿色低碳电力系统应用，驱动江苏省内特色产业集群加速集聚，助力建设“强富美高新”新江苏高质量发展，为实现江苏省乃至国家“3060”碳达峰、碳中和目标贡献力量。 

　　南京天加能源科技有限公司、东南大学碳中和科学技术研究院联合开展“径向离心透平ORC发电技术”的研究。项目的主要特点在于其将有机工质中能量转化为机械能的过程比市场上现有的轴流式透平或向心式透平效率更高。该项目创新性地采用径向设计的直叶片，使3D扰流影响最小化，开发出具备单盘多压力入口、单盘可达九级、工质膨胀自适应、透平低转速等特点的径向离心透平，对高焓值热源利用更高效，灵活性更高。该技术在国内外均为首创，填补ORC领域空白的同时，打破了行业技术壁垒，可以实现ORC整机的国产化。目前已在多种领域和资源场合下使用，包括工业余热发电、地热发电、生物质发电、太阳能光热发电等。 

　　中盐华能储能科技有限公司、中盐金坛盐化有限责任公司、华能国际电力江苏能源开发有限公司、清华大学等单位联合开展“压缩空气储能发电关键技术开发、装备优化设计及产业化应用”的研究，该项目于 2022 年 5 月 26 日投产，实现了压缩空气储能发电技术产业化应用目标，并在 2022 年和 2023 年迎峰度夏期间发挥了重要调峰作用。项目提出了非补燃压缩空气储能全能流动态特性建模和仿真方法；创建了完备的非补燃压缩空气储能核心装备设计方法；提出了地下盐穴造腔及压缩空气储气库建造方法；创新了压缩空气储能电站集成建设、调试与运维技术体系。本项目基于盐穴储气的非补燃压缩空气储能技术为研究对象，基于盐穴储气的非补燃压缩空气储能系统是一种利用地下盐穴储气的大容量物理储能技术，其利用低谷电将空气压缩到盐穴中，用电高峰时再释放压缩空气发电，从而实现电网削峰填谷，提升电网调节能力和新能源消纳能力。盐穴压缩空气储能发电技术，实现了零碳排、零污染，有力支撑了节能减排战略要求和社会经济绿色发展，助力打造绿色生态经济，社会效益巨大。作为我国大规模物理储能领域唯一的国家示范项目，江苏金坛盐穴压缩空气储能电站从建设之初就得到了社会各界极大的关注，中央电视台全程关注电站的建设，并对电站的运营模式和价格机制等问题进行了深入的报道，产生了广泛的社会影响力。 

　　东南大学、江苏龙腾工程设计股份有限公司联合开展“城市低碳‘设计—建造—运维’一体化关键技术”的研究，该项目立足国家“双碳”战略需求，着眼城市建成环境中碳排放与环境综合治理和提升问题，系统构建了“理论—技术—产品—应用”全过程生态、节能、减碳的技术路径。依托产学研多元协同支撑，针对碳排放与环境综合提升在城市建成环境全生命周期不同阶段彼此间的割裂问题，初步完成了从BIM 到 CIM 的智慧管控平台建设及其应用技术；并通过技术平台建设与工程实践应用，有力推动了建成环境的能源绩效评价、装配式建筑低碳技术研发、城市环境治理与修复等的设计决策，具有精准性、科学性和持续性，产生了重要的社会效益与学科建设推动作用。项目依托承担的 15 项国家科技支撑计划项目、课题与国家自然科学基金项目，经过 10 余年持续的理论探索与实践应用，系统构建了城市低碳“设计-建造-运维”一体化关键技术体系与监测、管控平台。该成果获授权发明专利 38 项及实用新型专利 50 项，软件著作权 3 项，编写制定工法 6 部，出版专著 5 部，发表相关高水平学术论文 87 篇，取得了显著的社会实践效益、经济成本收益、和学科建设推动价值。  

　　苏州大学开展“电催化氮还原合成氨技术”的研究，是自主研发设计了高产率高效率电催化氮还原合成氨技术，利用高活性反应催化剂，一体化设计选择性识别膜电极，大幅度降低工艺成本，并联产氢气、氯气两种高附加值产品，相比传统氨合成技术，利润提升近 10 倍。创新性成果揭示了新能源领域许多基础科学问题，为新能源产业发展提供了重要的技术保障。 

　　江苏省环境科学研究院、南京大学、河海大学、南京理工大学、生态环境部环境规划院、江苏省生态环境监控中心、江苏省生态环境评估中心、江苏昆山水务集团有限公司、江苏方洋水务有限公司等10家单位联合开展“污水处理行业减污降碳协同增效关键技术与应用”的研究。该项目面向行业“碳中和”目标，建立了适应我国污水处理行业的碳排放核算方法，创新污水处理技术工艺，重点突破短程反硝化-厌氧氨氧化、短程硝化-好氧颗粒污泥、硫自养反硝化等11项（套）降碳关键技术和装备，研发国际领先的低碳处理技术与工艺，建设全过程减污降碳的工程样板，科学建立行业碳排放管理政策标准规范，提出行业“碳达峰碳中和”系统解决方案，在全国率先实施行业碳排放管理，力争带动行业低碳发展的重大变革。 

　　国家能源集团科学技术研究院有限公司、国能南京电力试验研究有限公司、东南大学、国家能源集团泰州发电有限公司、国能锅炉压力容器检验有限公司、国家能源集团宿迁发电有限公司、国家能源集团榆次热电有限公司联合开展“燃煤机组灵活调控关键技术”的研究。项目对燃煤机组灵活运行时普遍存在的安全问题、经济问题进行深入研究，解决了燃煤机组灵活运行时机组热耗升高和供热能力降低、变工况运行时轴系振动故障、锅炉水冷壁局部超温和干湿态切换能力不足、高温承压部件寿命下降、低压末级叶片水蚀和颤振风险增大、润滑油油质检测时效性不足等问题。通过提升燃煤机组低负荷工况的运行效率，为企业节约了大量燃料成本；通过提升了机组灵活运行的安全可靠性和经济性，强化了其在新型电力系统和社会能源供应中稳定器的作用。研究成果已应用于国家发改委和能源局《全国煤电机组升级改造实施方案》中，支撑了国家政策出台，促进了行业节能减排。 

　　南京林业大学开展“生物质固碳气化多联产绿色制氢新技术”的研究。项目提出基于生物质气化的高效绿色制氢定向调控策略，阐明了农林生物质三组分与生物质炭调控机制，为生物质炭替代煤炭制氢提供稳定、绿色、优质炭源和热源。突破了基于可燃气清洁燃烧供热的生物质炭与蒸汽重整绿色制氢工艺，构建了反应模块能量流和智能管理系统，提升了系统能源利用效率和氢气产率。开发了基于导热油和热管调控的生物质制氢自调控装置，集成创新了生物质固碳气化多联产与富氢反应系统。项目成果形成了新型生物质制绿氢技术，可以替代煤制氢，为落实国家发改委、国家能源局《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》等重要文件提供理论和技术支撑。 

　　江苏省能源研究会

　　江苏省环境科学学会